CN1132378C - 异步传输方式中操作、管理和维护的故障管理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

异步传输方式(ATM)的操作、管理和维护(OAM)的故障管理方法包括：在存储器的存储区域中分配表示故障状态的故障区，所述存储区域分别存储关于ATM网络的每一连接的连接信息；当接收到故障管理OAM单元时，在与相关的连接对应的故障区中写入所需的值，以保持相应接收单元的状态；以及在一个接一个的每一固定周期内，连续地、一个接一个地检查与各连接对应的故障区的状态值，并且当所述状态值没有终结时，按照预定的单位值来更改这些状态值。

Description

异步传输方式中操作、管理和维护的 故障管理方法和装置
本发明涉及异步传输方式(ATM)的操作、管理和维护(OAM)，特别是涉及故障管理的方法和装置。
通常在ATM网络中，OAM功能是在终止装置、用来在用户网络接口(UNI)或网络结点接口(NNI)上完成ATM层功能的装置，以及使用ATM协议的终端设备中执行的。OAM部分检查信道或交换工作是否正常，并且监视与单元的遗失或故障有关的性能。在OAM功能中有故障报告，互用性测试，环回测试，和性能测试。故障报告的实现是这样的，检测到故障的交换机向下行方向接收方的终端发送报警指示信号(AIS)单元，指示故障的出现。接收方的终端反复地发送说明远方接收故障的远方故障指示(RDI)单元，向发送方终端报告此故障。根据这些信号在接收方和发送方两个终端之间尝试建立再连接或环路连接。
当ATM网络单元接收到AIS单元或RDI单元时，AIS或RDI状态开始。在下列条件下，AIS或RDI状态被正常地存储。首先是在接收到用户单元或连续检查单元的情况下。第二是在2.5±0.5秒内没有接收到另一个AIS单元的情况下。另外，如果在3.5±0.5秒内没有接收到用户单元或CC单元，则CC失败。国际电信联盟电信标准段(Telecommunications standardization sector)(ITU-T)1.610中含有这些协议的细节。CC单元是用来测试互用性的OAM单元，当线路开路，或当不知道是否有用户单元或不知道连接是否已经被中断时，所述单元被发送、以便进行CC操作。
现代ATM交换机利用中央处理单元(CPU)接收故障管理OAM单元，例如AIS，RDI和CC，并且按照举例说明的条件，在软件中产生AIS状态或RDI状态。如果连接的数量增加，CPU上的负载将大大地增加，导致常规交换机操作的故障。另外，由于单元输入速度比当前CPU的处理速度快的多，所以OAM单元会受损失。例如，ATM-ESS交换机的单元输入的速度是155Mbps。
如上所述，其缺点是CPU负载增加导致了由CPU用软件进行故障管理的传统的ATM网络中OAM单元的故障和丢失。
本发明的目的是提供一种在不需要对ATM网络中CPU加载的情况下处理OAM故障的故障管理方法和装置。
为了实现本发明的目的，异步传输方式(ATM)的操作，管理和维护的故障管理方法包括下面的步骤：分配故障区，所述区表示分别存储关于ATM网络的每一连接的连接信息的存储器存储区域的故障状态；当接收到故障管理OAM单元时，在与有关的连接相对应的故障区中写入为保持与所接收单元对应的状态所需的值；一个接一个地，一个固定周期接一个固定周期地，连续地检查对应于所述各连接的故障区的状态值，当状态值没有过期时，则按照预定单位值改变它们。
图1是按照本发明的处理间隔时间的时序图。
图2是按照本发明的故障管理装置的方框图。
图3是按照本发明的图2的存储器映像。
图4是按照本发明的单元接收处理器的流程图。
图5是按照本发明的终结处理器(expiry processor)的流程图。
图6是按照本发明的终结处理器的时序图。
下面将参考附图详细地说明本发明。在下面的说明中将出现很多特别的说明，例如，存储映像的结构，或处理过程的流程。这些详细的说明有助于对本发明的基本了解。对于普通技术人员来说一般性地了解本发明是容易的，不需要这些特别的细节就可以实现本发明。在对本发明的说明中，对于那些与先有功能相关的说明或者那些使得本发明的发明点含糊不清的详细的说明都已经被省略了。
本发明按ITU-T建议的1.610的规定使用硬件而不是CPU来实现故障管理，这点与传统技术不同。当接收到故障管理OAM单元时，处理AIS和RDI状态，而不需要加载CPU。在接收到用户单元或CC单元时，AIS或RDI状态被取消，并且按照ITU-T建议1.610的建议恢复到正常状态。
为了用硬件进行故障管理，必须完成以下两个操作步骤。第一，必须确定自从AIS单元或RDI单元被接收后已经经过了2.5±0.5秒。对于这个操作，需要完成与单元接收无关的终结处理(expiryprocess)。第二，当接收到AIS单元或RDI单元时，AIS状态或RDI状态必须开始，并且当接收到用户单元或CC单元时，必须把这些状态恢复到正常状态。对于这种操作，只有当一个单元被接收时，才需要进行单元接收处理。
本发明通过将每一单元时间间隔分成多个部分，并且在其交互部分进行单元接收处理和终结处理来实现上述的那些操作。用这种方法，单元时间是输入单元之间的时间间隔。以下是本发明的一个实施例，其中为方便起见，将单元时间分成两个部分。
图1显示了本发明的实施例，其中的单元时间被分成两个部分。由单元同步信号C_Sync所定义的单元时间是单元同步信号之间的时间间隔。通常在连续位流中规定单元报头的单元同步信号C_Sync与输入单元同步。正如在本发明的这个实施例中所举例说明的，为了进行单元接收处理和终结处理(expiry process)，单元时间被分为两个部分，在单元输入时，单元接收过程在单元接收处理部分中进行，而与单元输入无关，接着终结过程在终结处理部分的每一个连接上进行。两个处理部分的顺序可以改变，并且当必要时可以使用另一个时钟，以代替单元同步信号C_Sync。
在终结处理中需要一个全局定时器(global timer)来获得要更新的连接地址。全局定时器(global timer)应当是模Q计数器，所述计数器包括经过每一预定周期其值加一的x进制计数器。当在一个连接中处理M(故障数量)个故障时，M必须除尽Q的值。在下面的说明中，全局定时器(global timer)被假定成为一个x进制计数器，所述计数器每当出现一个单元同步信号C_Sync时，其值加一。当一个连接中能够支持的连接数为N，被处理的故障数为M，并且一个单元时间为2.7秒时，x进制计数器将由下式给出所确定的值。换言之，全局定时器(global timer)使用具有由下式确定的最大计数值GTmax的x进制计数器。
[公式1] G T max ≥ 4 s 2.7 μs × M × N 其中4秒是故障管理所需的最大时间周期。这个4秒种与3.5±0.5条件下的最大值有关，其中故障管理协议中的CC故障由ITU-T建议1.610规定。
由于每一单元时间全局定时器(global timer)都加一，所以可以由公式2得出在本终结处理中的被更新的连接地址。
[公式2]其中CONN_ID为连接地址，GT是全局定时器的值，M和N与公式1中所代表的值相同。[GT/M]是不超出GT/M的最大的整数值，例如[3.5]＝3。
图2是在传统的ATM网络中应用OAM部分时，按照本发明的故障管理装置的方框图。含有独立存储区域的存储器10被用来存储ATM网络中每一个连接的连接信息。指示故障的故障区被分配在存储器10的存储区域中。
图3表示了有n+1个连接的存储器10的存储映像，每一个存储区域对应于存储器10中的独立的连接，并且包括含有能够在本发明的操作中指示故障的AIS状态区22，RDI状态区24，以及CC状态区26的故障区，以及连接信息区20。当出现AIS和RDI状态时，含有n位的故障区通过单元接收过程保留与终结值(expiry value)不同的值，并且自AIS或RDI状态出现经过2.5秒时间之后通过终结处理(expiry process)所述域含有终结值。在下面的说明中，终结值被假设为0。因此，用户能够通过检查存储器10的故障区确定AIS或RDI状态，不需要特殊的故障管理OAM单元处理程序。
存储器访问仲裁器12对于两个处理器、即、单元接收处理器16和终结处理器18对存储器10的使用进行仲裁，这样就允许两个处理器访问存储器10。由于在本发明的技术领域中关于存储器访问仲裁的技术是已知的，所以这方面的详细说明被省略。单元同步信号发生器14产生单元同步信号G_Sync，如图1所示。单元同步信号发生器14产生单元同步信号C_Sync，其中利用比单元同步信号C_Sync快的时钟信号SYS_CLK，在每一单元周期中产生一个脉冲。由单元同步信号发生器14所产生的单元同步信号C_Sync与时钟信号SYS_CLK一起加到单元接收处理器16和终结处理器18上。
这样，单元接收处理器16接收AIS单元，CC单元或用户单元，并且在与有关连接对应的AIS状态区22，RDI状态区24和CC状态区26中相应的域中写入为保持相应于接收到的单元状态所需要的值。因此，单元接收处理器16与单元同步信号C_Sync同步地接收输入单元。单元接收处理器16在如图1所示的根据由单元同步信号发生器14产生的单元同步信号C_Sync而建立的单元接收处理段期间工作。按照如图4所说明的流程图，使用传统的特高速硬件说明语言(VHDL)能够设计单元接收处理器16。
终结处理器18连续地检查AIS，RDI和CC的值，这些值分别存储在存储器10中AIS状态区22，RDI状态区24，和CC状态区26中，这些状态区位于对应于单元同步信号C_Sync的每一个周期连接的故障区中，并且当所述值没有达到终结值时，按事先确定的单元修改所述值。为了这种操作，终结处理器18装备有如上所述的全局定时器。终结值被设定为0，以便假设终结处理器18在每一更新周期将相关值减一。这种终结处理在被支持的连接上顺序地进行，与单元接收和连接操作无关。终结处理器18在如图1所示的终结处理段期间工作，终结处理段是根据由单元同步信号发生器14所产生的单元同步信号C_Sync建立的。可以按照图5的流程图，利用VHDL来设计终结处理器18。
当可支持的连接数为N、在一个连接中的故障数为M，并且一个单元时间为2.7微秒时，所述连接故障区的终结处理更新周期由公式3来确定。
[公式3]
更新周期＝2.7μs×M×N如果支持4096个连接并且有三种故障类型，如，AIS，RDI，和CC，则M＝4096，N＝3。所述连接的故障区的更新周期为：4096×2.7μs×3＝33.178ms。这样，要写入存储器10故障区中的状态值由公式4来表示。
[公式4]P是所需状态必须被保持的时间。如果M＝4096，N＝3，并且AIS状态和RDI状态必须被保持2.5秒，则状态值是：2.5÷(2.7×10-6×4096×3)＝75.35。这样，把75(48’h)写入AIS状态区22和RDI状态区24。如果M＝4096，N＝3，并且CC状态必须被保持3.5秒，则状态值是：3.5÷(2.7×10-6×4096×3)＝105.49。这样，把105(69’h)写入CC状态区26。
图4是根据本发明的单元接收处理器16的流程图。当单元由单元接收处理器16所接收的输入单元是故障管理的OAM单元时，在步骤100，单元接收处理器16根据输入单元(102)检查当前连接地址，并且确定单元的类型(104)。如果被接收单元是AIS单元，则单元接收处理器16将所需要保持的AIS状态的状态值写入存储器10中对应于有关连接的AIS状态区22中。如前所述，必须写入75(48’h)的状态值，以便将AIS状态保持2.5秒。如果接收单元是RDI单元，则单元接收处理器16将所需要保持的RDI状态的状态值写入存储器10中对应于有关连接的RDI状态区24中。如前所述，必须写入75(48’h)的状态值，以将RDI状态保持2.5秒。
如果所接收单元是CC单元或用户单元，单元接收处理器16将CC故障处的状态值写入存储器10中对应于有关连接的CC状态区26中，并且在AIS状态区22和RDI状态区24中写入0(110)。AIS和RDI状态值被设置为0是因为如果用户单元或CC单元被接收，则AIS或RDI状态必须被删除，并恢复到它们正常的状态。如果假设出现CC故障，在3.5秒内没有接收到用户单元或CC单元，则105(69’h)的状态值必须被写入。用户能够调整AIS状态，RDI状态和CC故障状态被删除的条件。
图5是根据本发明的终结处理器18的流程图。图6是终结处理的时序图。终结处理器18在初始化期间将全局定时器的值GT，AIS状态值，RDI状态值和CC状态值设置为0(200)。终结处理器18在每个单元同步信号C_Sync周期内完成步骤202和204。因此，无论何时从单元同步信号发生器14接收到单元同步信号C_Sync，终结处理器18都将完成步骤204。终结处理器18将全局定时器的计数值GT加一(204)，并且利用公式2确定要被更新的连接地址，CONN_ID。
终结处理器18读取与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的故障区(208)，并且检查GT/M的余数。当M＝3时，全局定时器GT值除以3所产生的余数表示与具有当前连接地址CONN)_ID的连接相对应的故障区，例如AIS状态区22，RDI状态区24，以及CC状态区26。如图6所示的终结处理器18在每一单元同步信号周期内一个接一个连续检查并更新存储器10中AIS状态值，RDI状态值和CC状态值，在三个单元同步信号周期内完成所述连接的终结处理。如果GT/3的余数是0，则AIS状态将被更新。如果GT/3的余数是1，则RDI状态将被更新。如果GT/3的余数是2，则CC状态将被更新。
如果在步骤210处GT/3的余数是0，则终结处理器18将检查AIS状态值是否为0(212)，所述状态值被存储在与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的存储器10中的AIS状态区22中。如果AIS状态值不为0，则终结处理器18将AIS状态值减一，并且将其写入与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的AIS状态区22中(214)，然后，返回步骤202。如果AIS状态值为0，终结处理器18将立即返回到步骤202。在这种情况下，AIS状态值保持为0。
如果在步骤210处GT/3的余数是0，则终结处理器18将检查RDI状态值是否为0(216)，所述状态值被存储在与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的存储器10中的RDI状态区24中。如果RDI状态值不为0，则终结处理器18将RDI状态值减一，并且将其写入与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的RDI状态区24中(218)，然后，返回到步骤202。如果RDI状态值为0，则终结处理器18立即返回到步骤202。在这种情况下，RDI状态值保持为0。
如果在步骤210处GT/3的余数为0，则终结处理器18将检查CC状态值是否为0(220)，所述状态值被存储在与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的存储器10中的CC状态区26中。如果CC状态值不为0，则终结处理器18将CC状态值减一，并且将其写入与具有当前连接地址CONN_ID的连接相对应的CC状态区26中(222)，然后，返回到步骤202。如果CC状态值为0，则终结处理器18立即返回到步骤202。在这种情况下，CC状态值保持为0。
于是，所有连接的AIS，RDI和CC状态值被连续地、一个一个地在每个单元同步信号周期中被更新。当AIS单元被接收时，单元接收处理器16写入一个非0的值，例如在2.5秒时为75，作为AIS的状态值。终结处理器18在与单元接收无关的每个单元周期内将所述值减一。因此，在2.5秒钟之后AIS值变为“0”。当CC单元或用户单元被接收时，单元接收处理器16在时间常数3.5秒的情况下写入105。如果之后没有接收CC单元或用户单元，则3.5秒之后，经过终结处理，CC状态变为“0”。这样，用户只需检查存储器10中的故障区。当一个非0的值被写入AIS状态区22时，它表示系统在AIS状态中。当一个非0的值被写入RDI状态区24时，它表示系统在RDI状态中。当一个非0的值被写入CC状态区26时，它表示系统在CC故障状态中。
这样，本发明利用ATM网络中的CPU和特殊的硬件实现了故障管理，因此，防止了由于CPU的负载所引起的OAM单元丢失或故障。
在本发明的实施例中仅用象AIS，RDI和CC这三种故障类型作为例子，但是，当必要时，可以灵活地设立故障类型和数目。同样地，可以设定不同的连接数目，单元时间，一个单元时间内的处理段数目和状态值。
因此，应该明白，本发明并不限于这里作为实现本发明设想的最佳方式所公开的特殊的实施例，本发明除了附后的权利要求书外，并不限于本说明书中所描述的的特殊实施例。

Claims (18)

1.一种异步传输方式的操作、管理和维护的故障管理方法，所述方法包括下面的步骤：
在存储器的存储区域中分配表示故障状态的故障区，所述存储区分别存储关于ATM网络的每一种连接的连接信息；
当接收到故障管理OAM单元时，在与相关连接对应的故障区中写入一个所需的值，以保持相应于接收到的单元的状态；以及
在一个接一个的每一个固定周期内，连续地、一个接一个地检查与各连接对应的故障区的状态值，并且当所述状态值没有终结时，按照预定的单位值来更改这些状态值。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述预定周期是一个单元时间。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述状态值每次被减去单位值。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：终止值被设定为0，所述单位值为1。
5.一种用于异步传输方式的操作、管理和维护的故障管理装置，所述装置包括：
在ATM网络中具有用来分别存储关于每一连接的连接信息的存储区域的存储器，所述存储器区域具有用来指示故障状态的故障区；
单元接收处理器，用来在接收到故障管理OAM单元时，把为保持对应于所接收到的单元的状态所需的值写入对应于相关的连接中故障区中；
终结处理器，用来在每一预定周期内，连续地、一个接一个地检查与各连接对应的故障区的状态值，并且当所述状态值没有终结时，按照预定的单位值来更改这些状态值；以及
存储器访问仲裁器，用来对由单元接收处理器和终结处理器进行的存储器访问进行仲裁。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述预定周期为一个单元时间，所述时间是根据与输入单元同步的单元同步信号来设定的。
7.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述终结处理器按照一个单位来减小所述状态值。
8.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述终结值被设定为0，所述单位值为1。
9.根据权利要求6的装置，其特征在于：在所述单元时间的多个时间段中，所述单元接收处理器和终结处理器逐一交替地工作。
10.根据权利要求6的装置，其特征在于：所述单元接收处理器在两个单元时间段中的一个时间段中工作，而所述终结处理器在另外一个时间段中工作。
11.根据权利要求5的装置，其特征在于：根据故障管理条件来建立所述状态值。
12.一种用于异步传输方式的操作、管理和维护的故障管理装置，所述装置包括：
在ATM网络中具有用来分别存储关于每一连接的连接信息的存储区域的存储器，所述存储区域具有用来指示故障状态的报警指示信号状态区，远方故障指示状态区，和连续检查状态区；
单元接收处理器，用来在接收到AIS单元，RDI单元，和CC单元/用户单元时中的一个单元，把为保持对应于所接收到的AIS状态、RDI状态和CC状态的单元的状态所需的值写入AIS状态区、RDI状态区和CC状态区中对应于相关的连接的相关的区中；
终结处理器，用来在每一预定周期内，连续地、一个接一个地检查与各连接对应的AIS状态值、RDI状态值和CC状态值，并且当所述状态值没有终结时，按照预定的单位值来更改这些状态值；以及
存储器访问仲裁器，用来对由单元接收处理器和终结处理器进行的存储器访问进行仲裁。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于：所述预定周期为一个单元时间，所述时间是根据与输入单元同步的单元同步信号来设定的。
14.根据权利要求12的装置，其特征在于：所述终结处理器按照一个单位值来减小所述状态值。
15.根据权利要求14的装置，其特征在于：所述终结值被设置为0，所述单位值为1。
16.根据权利要求13的装置，其特征在于：在所述单元时间的多个时间段中，所述单元接收处理器和终结处理器逐一交替地工作。
17.根据权利要求13的装置，其特征在于：所述单元接收处理器在两个单元时间段中的一个时间段中工作，而所述终结处理器在另外一个时间段中工作。
18.根据权利要求12的装置，其特征在于：这些状态值是根据故障管理条件建立的。
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